El petróleo es un combustible natural formado por una mezcla de hidrocarburos y, en menor proporción, por otros elementos como azufre, oxígeno y nitrógeno.
Su color es pardo oscuro y su densidad varía entre 0,8 y 0,95 kg/dm3, no disolviéndose en el agua. La composición depende del lugar de extracción, pero generalmente suele estar comprendida entre los valores que aparecen en la Tabla 1.
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1.- ORIGEN DEL PETRÓLEO
La formación del petróleo es análoga a la del carbón. Grandes cantidades de material vegetal y animal (especialmente plancton marino) fueron sepultadas por sedimentos. Posteriormente, de manera gradual y en determinadas condiciones de presión y temperatura, se originó el petróleo gracias a dos tipos de descomposición:
· Inicialmente, la descomposición se llevó a cabo mediante bacterias aerobias (que necesitan oxígeno).
· Posteriormente, a medida que se iban depositando más sedimentos y ya no había oxígeno, aparecieron bacterias anaerobias. Estas bacterias convirtieron la materia orgánica en hidrocarburos, que se almacenaron en lugares donde la roca era porosa y en cuyo alrededor había roca impermeable (arcilla) que evitaba que, por efecto de la presión de los gases, saliese al exterior.
2.- POZOS PETROLÍFEROS
La localización y extracción del petróleo o crudo no es una tarea sencilla. Se necesita personal muy cualificado y equipos muy costosos. Por ello es necesario, antes de proceder a la perforación, hacer un estudio de las características del terreno.
Existen varios métodos para la localización de bolsas petrolíferas, pero el que mayor número de datos aporta de la estructura del subsuelo es el denominado método sísmico. Su principio es el mismo que el empleado para determinar el origen, hipocentro o epicentro de los terremotos naturales.
Este registro permite conocer, sin necesidad de perforar el suelo, la existencia de estratos subterráneos, su orientación e inclinación, así como la presencia de pliegues y fallas que son “trampas” del petróleo.
Una vez localizado el posible pozo de petróleo (algo que nunca se conoce con certeza), se procede a la perforación.
El crudo suele encontrarse introducido en roca porosa y exteriormente rodeado por los siguientes elementos:
· Parte superior: gas natural y otros hidrocarburos gaseosos.
· Parte inferior: agua salada.
· Laterales: roca impermeable (arcilla) y depósitos de sal.
Todo este conjunto se halla en el interior de roca impermeable (arcilla).
Si el tubo perforador llega a la bolsa de gas y se detiene, sin llegar a la capa de petróleo, subirá un chorro violento de gas. Si, por el contrario, el extremo del tubo penetra en el petróleo, éste ascenderá empujado por el gas y el agua comprimidos.
A medida que sale el petróleo, también va disminuyendo la presión. Cuando esto ocurre, es necesario introducir bombas e incluso inyectar agua o aire a presión.
3.- REFINERÍAS: DESTILACIÓN FRACCIONADA O MÚLTIPLE DEL PETRÓLEO
El petróleo o crudo no se utiliza directamente tal y como se extrae del yacimiento. Previamente debe sufrir un proceso de destilación en las refinerías, con objeto de separar los distintos hidrocarburos que lo forman.
El principio es bastante sencillo. Supongamos que una mezcla la componen un sólido y un líquido. Al evaporarse el líquido, en el recipiente quedará solamente el sólido. Si ese gas evaporado se enfría en otro lugar, será posible recuperarlo. Pues bien, el crudo está formado por distintos hidrocarburos con diferentes temperaturas de evaporación, por lo que se puede separar elevando su temperatura y enfriándolo posteriormente.
El proceso de destilación es el siguiente:
1. Se hace pasar todo el crudo por un horno a una temperatura de unos 340 ºC, con lo que todo el petróleo se transforma en gas.
2. Este gas se lleva a la parte inferior de la refinería (torre de fraccionamiento). Los gases más ligeros tienden a subir hasta la parte más alta de la torre, y los más pesados se condensan en forma líquida a diferentes alturas. La temperatura en la parte inferior es más elevada que en su parte alta.
El problema que se presenta es que las temperaturas de ebullición de los distintos hidrocarburos que componen el petróleo están muy próximas. Para evitar que uno de ellos sea arrastrado por el otro, es necesario destilarlo de nuevo, constituyendo lo que se denomina destilación fraccionada o múltiple. En la Figura 2 se puede observar la forma interna de la torre de destilación o fraccionamiento.
Los gases que ascienden burbujean en el líquido que llena las bandejas o el platillo. Este líquido es más ligero cuanto más alto está el platillo y, al aumentar su nivel en cada platillo, pasa por el rebosadero y cae en el platillo inferior. Pero al encontrarse con los gases calientes ascendentes, se vaporiza de nuevo en parte y, paso a paso, de escalón en escalón, vuelve a ascender hasta alcanzar la sección de la torre que tiene la temperatura correspondiente a la suya de condensación. Allí, estos gases ascendentes se licuan y salen al exterior de la torre mediante conductos adecuados.
La composición típica de un litro de crudo después del proceso de refino suele ser la que se muestra en la Figura 3.
Figura 3. Composición típica de un litro de crudo después del proceso de refino
Cuando la necesidad de un producto es mayor que la de otro (como es el caso de la gasolina, que tiene más demanda que el alquitrán), para evitar almacenamientos excesivos, se recurre a un procedimiento denominado craqueo (en inglés cracking). El craqueo consiste en calentar un hidrocarburo por encima de su temperatura de ebullición con objeto de romper las moléculas complejas (por agitación térmica) y obtener otras de menor peso molecular que coincidan con las de los hidrocarburos de mayor demanda.
6.- PRODUCTOS OBTENIDOS Y SUS APLICACIONES
De los pozos petrolíferos se obtienen dos tipos de combustibles: gas natural e hidrocarburos.
· Gas natural: Se ha originado como consecuencia de la descomposición de materia orgánica, a través de un proceso análogo al del petróleo. Suele encontrarse de dos maneras distintas:
1. En la parte superior de los yacimientos de petróleo, como se indicó anteriormente. Recibe el nombre de gas natural húmedo, ya que se haya mezclado con combustibles gaseosos derivados del petróleo (hidrocarburos), como metano, etano, propano y butano.
2. En grandes bolsas recubiertas de material impermeable (arcilla), que soporta las altas presiones que hay en el interior. Este gas recibe el nombre de gas natural seco. Se compone básicamente de metano y etano (con más del 70 %) y pequeñas proporciones de hidrógeno y nitrógeno.
Una vez en la superficie, se almacena (a gran presión para que se licúe el gas) en unos depósitos llamados gasómetros, y posteriormente se conduce mediante tuberías (gasoductos) o licuado (en camiones cisternas especiales) a los lugares de consumo.
Independientemente de su procedencia, antes de ser empleado, el gas natural sufre un tratamiento con el fin de eliminar las impurezas que contiene, así como otros hidrocarburos, quedando prácticamente con una composición de metano (84 %), etano (8 %), propano (2%) y otras impurezas.
Su poder calorífico es, en condiciones normales, de 8549 kcal/m3. Su combustión es muy poco contaminante, ya que el porcentaje de azufre es muy bajo, generando CO2 y HO2.
· Hidrocarburos sólidos, líquidos y gaseosos: Los productos más importantes que se obtienen, así como sus aplicaciones, se indican en la Tabla 2.
Tabla 2. Hidrocarburos más importantes
7.- IMPACTO MEDIAMBIENTAL DEL PETRÓLEO
Por tratarse de un combustible fósil, de formación análoga a la del carbón, sus repercusiones son muy parecidas. Para paliar parte de los problemas de la lluvia ácida y efecto invernadero, últimamente se han tomado las siguientes medidas:
· Utilización de gasolina sin plomo. Con ello se reduce la polución por gases a niveles muy bajos, así como la emisión de partículas de plomo.
· Utilización de gasóleos libres de azufre.
· Sustitución de instalaciones de gasóleo y fuelóleo por otras que utilicen gas natural.
Tal vez uno de los mayores problemas que genera el consumo de petróleo radique en su transporte. Existe una enorme red de oleoductos en España y en el mundo, pero no es suficiente para cubrir la enorme demanda y hay que recurrir al transporte marítimo y terrestre. Las costas españolas han sufrido bastantes desastres ecológicos derivados de accidentes marítimos. El más reciente ha sido el vertido del petrolero Prestige en las costas gallegas y cantábricas.
8.- TRATAMIENTO DE RESIDUOS
Los productos petrolíferos tienen muy pocos residuos. Sólo cuando se está refinando el petróleo se producen residuos gaseosos (metano y etano), los cuales, dada la dificultad para licuarlos (ya que ello exigiría altísimas presiones, peligrosas a la hora de manipular los contenedores), son quemados en la propia refinería. En esta combustión emiten monóxido y dióxido de carbono a la atmósfera.
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